CN103344300A - 一种油水界面位置的探测装置及其探测方法 - Google Patents

一种油水界面位置的探测装置及其探测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种油水界面位置的探测装置及其探测方法，所述的装置包括信号采集卡、信号差分放大器、微处理器、微型电机、检测电极、电极保护罩、操作开关、显示器、报警器、便携式把手和保护壳，所述的检测电极置于电极保护罩内，所述的检测电极通过柔性导线与微型电机相连，并由微型电机控制检测电极的下降速度；所述的检测电极通过柔性数据线，绕过微型电机后与信号采集卡相连；所述的信号采集卡与信号差分放大器相连，然后连接到微处理器的输入端口，微处理器内置信号采集、滤波、时间记录、数据处理程序。本发明基于静电感应原理，测量精度不受粘度、密度、压力等因素的影响，检测及测量稳定性较好，具有较高的检测灵敏度和检测精度。

Description

一种油水界面位置的探测装置及其探测方法
技术领域
本发明涉及一种油水界面检测的方法和装置，特别是一种油水界面位置的探测装置及其探测方法。
背景技术
油水界面测量几乎遍及生产与生活的各个领域，如船舶需要通过舱内液位测量对货油、污水、压载水和燃油的监控和控制；炼油厂和化工厂都需要通过液位测量系统获得储藏罐内油水界面的信息，以便实行进一步的综合控制和管理。因此，快速准确测定油水界面的位置具有十分重要的应用价值。
目前市场上常用的计量技术和仪表类型包括浮力式、电容式、压力式、超声式、雷达式界面检测等。浮子式油水界面检测简单易行，有一定的精度。但对大型油罐而言，其维修比较困难的；电容式油水界面检测方法灵敏度高，动态响应特性好，并且电容测试转换电路的抗干扰性能较好。但是测量精度受湿度、压力等影响，且价格在国产仪表中较高；差压式油水界面检测仪完全在罐外安装，维护比较容易，但是这种方式易堵塞管线，必须定期排污，测量精度受液体密度的影响；雷达/超声波式油水界面检测仪适用于各种液体（如高粘度液体，其表面或分界面为水平即可）、槽渠和开闭口容器等场合，不易造成粘结、清洗、泄漏等麻烦，但是这种检测方法的测量精度易受到容器内压力、湿度及温度等的影响，并且容器不易携带，部件的安装存在一定的困难。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要提供一种既具有较高的检测灵敏度和检测精度，又结构简单、成本较低，便于发展成为便携式的油水界面位置探测装置及其探测方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种油水界面位置的探测装置，包括信号采集卡、信号差分放大器、微处理器、微型电机、检测电极、电极保护罩、操作开关、显示器、报警器、便携式把手和保护壳，所述的检测电极置于电极保护罩内，所述的检测电极通过柔性导线与微型电机相连，并由微型电机控制检测电极的下降速度；所述的信号采集卡、信号差分放大器、微处理器、微型电机、操作开关、显示器和报警器集成安装在保护壳内，所述的电极保护罩置于保护壳下部，便携式把手置于保护壳上部；所述的检测电极通过柔性数据线，绕过微型电机后与信号采集卡相连；所述的信号采集卡与信号差分放大器相连，然后连接到微处理器的输入端口，微处理器内置信号采集、滤波、时间记录、数据处理程序；所述的显示器与微处理器相连，所述的报警器连接到微处理器输出端口。
一种油水界面位置的探测装置的探测方法，包括以下步骤：
A、微处理器记录检测电极从储液瓶顶部开始下降的时间，并输入至微处理器内；
B、调节微型电机控制并保持检测电极匀速下降，微处理器通过信号光缆采集到检测电极的下降速度；
C、基于静电感应原理，当检测电极接触到油水界面时，感应到界面处的静电荷并产生感应电流，经过电阻后在电阻两端产生一定的电势，该电势的变化信号被收集到信号采集卡，经过信号差分放大器后，微处理器对采集到的信号进行滤波、分析和处理，并将该信号产生的时刻记录在微处理器内；
D、微处理器结合检测电极开始下降的时刻和检测电极接触到油水界面的时刻，以及检测电极匀速下降的速度，通过微处理器内置的程序，计算出检测电极下降的高度值，即可确定所检测的油水界面的位置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明基于静电感应原理，仅需几平方厘米的金属电极来接触液体，属“无源”检测，测量精度不受粘度、密度、压力等因素的影响，检测及测量稳定性较好，具有较高的检测灵敏度和检测精度。
2、本发明通过脉冲信号出现的时间以及电极的下降速度，可迅速、准确地得到油水界面的高度，具有结构简单、能耗低和易于操作等特点。
3、本发明信号检测电路体积小、集成度高，信号处理及计算主要由微处理器完成，设备的结构相对简单、紧凑，方便携带，便于现场检测，且整体成本较低。
附图说明
本发明共有附图2幅，其中：
图1为本发明的系统示意图。
图2为本发明的电路连接示意图。
图中：1、便携式把手；2、显示器；3、微处理器；4、信号采集卡；5、信号差分放大器；6、微型电机；7、检测电极；8、电极保护罩；9、操作开关；10、保护壳；11、报警器。
具体实施方式
下面结合附图对该装置作进一步地说明。如图1所示，一种油水界面位置的探测装置，包括微处理器3、信号采集卡4、信号差分放大器5、微型电机6、检测电极7及电极保护罩8、操作开关9、显示器2、报警器11、便携式把手1和保护壳10。所述的检测电极7置于电极保护罩8内，所述的检测电极7通过柔性导线与微型电机6相连，并由微型电机6控制检测电极7的下降速度；所述的微处理器3、信号采集卡4、信号差分放大器5、微型电机6、操作开关9、显示器2、报警器11集成安装在保护壳10内，而电极保护罩8置于保护壳10下部，便携式把手1置于保护壳10上部；所述的检测电极7通过柔性数据线，绕过微型电机6依次与信号采集卡4和信号差分放大器5相连；所述的信号差分放大器5连接到微处理器3的输入端口，微处理器3内置信号采集、滤波、时间记录、数据处理程序；所述的显示器2与微处理器3相连，显示器2、报警器11连接到微处理器3输出端口。
本发明的工作原理如下：本发明基于静电感应原理，由于油水两相介电性质的不同，当油水两相接触后，OH-以及水相中的其他带负电离子会吸附在油水界面处，从而使两相界面处带有一定数量的电荷，并且这些表面电荷会通过吸附异号离子、排斥同号离子而在界面形成双电层，并且双电层具有一定的电势，当探测电极7接触到油水两相界面时，该电势会在检测电极7上会感应出相应的静电荷，从而产生感应电流，经过电阻后在电阻两端产生一定的电势，该电势的变化信号送至基于AD720的差分放大电路中；微处理器3记录下检测电极7从储液瓶顶部开始下降的时间；微型电机6控制检测电极7匀速下降，并将检测电极7匀速下降的速度值通过信号光缆传至微处理器3；当检测电极7接触到油水界面时，感应到界面处的静电荷并产生感应电流，经过电阻后产生一定的电势，该电势的变化信号经过信号采集卡被送至信号差分放大器4，然后微处理器3对采集到的信号进行滤波、分析和处理，并将该信号产生的时刻记录在微处理器3内，计算出检测电极7下降的高度，从而得到油水界面的高度，将其输入至显示器2内，并由报警器11会发出警报。
本发明的工作过程如下：记录检测电极7从储液瓶顶部开始下降的时间，并输入至微处理器3内；调节微型电机6，控制并保持检测电极7匀速下降，微处理器3通过信号光缆采集到检测电极7的下降速度；当检测电极7接触到油水界面时，感应到界面处的静电荷并产生感应电流，经过电阻后在电阻两端产生一定的电势，该电势的变化信号被收集到信号采集卡4，经过信号差分放大器5后，微处理器3对采集到的信号进行滤波、分析和处理，并将该信号产生的时刻记录在微处理器3内，结合检测电极7开始下降的时刻和检测电极7接触到油水界面的时刻，以及检测电极7匀速下降的速度，微处理器3通过内置的程序，计算出检测电极7下降的高度值，即可确定所检测的油水界面的位置。

Claims (2)

1.一种油水界面位置的探测装置，其特征在于：包括信号采集卡（4）、信号差分放大器（5）、微处理器（3）、微型电机（6）、检测电极（7）、电极保护罩（8）、操作开关（9）、显示器（2）、报警器（11）、便携式把手（1）和保护壳（10），所述的检测电极（7）置于电极保护罩（8）内，所述的检测电极（7）通过柔性导线与微型电机（6）相连，并由微型电机（6）控制检测电极（7）的下降速度；所述的信号采集卡（4）、信号差分放大器（5）、微处理器（3）、微型电机（6）、操作开关（9）、显示器（2）和报警器（11）集成安装在保护壳（10）内，所述的电极保护罩（8）置于保护壳（10）下部，便携式把手（1）置于保护壳（10）上部；所述的检测电极（7）通过柔性数据线，绕过微型电机（6）后与信号采集卡（4）相连；所述的信号采集卡（4）与信号差分放大器（5）相连，然后连接到微处理器（3）的输入端口，微处理器（3）内置信号采集、滤波、时间记录、数据处理程序；所述的显示器（2）与微处理器（3）相连，所述的报警器（11）连接到微处理器（3）输出端口。
2.一种油水界面位置的探测装置的探测方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、微处理器（3）记录检测电极（7）从储液瓶顶部开始下降的时间，并输入至微处理器（3）内；
B、调节微型电机（6）控制并保持检测电极（7）匀速下降，微处理器（3）通过信号光缆采集到检测电极（7）的下降速度；
C、基于静电感应原理，当检测电极（7）接触到油水界面时，感应到界面处的静电荷并产生感应电流，经过电阻后在电阻两端产生一定的电势，该电势的变化信号被收集到信号采集卡（4），经过信号差分放大器（5）后，微处理器（3）对采集到的信号进行滤波、分析和处理，并将该信号产生的时刻记录在微处理器（3）内；
D、微处理器（3）结合检测电极（7）开始下降的时刻和检测电极（7）接触到油水界面的时刻，以及检测电极（7）匀速下降的速度，通过微处理器（3）内置的程序，计算出检测电极（7）下降的高度值，即可确定所检测的油水界面的位置。
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